作为由中国人自主开发的3G移动通信标准,TD-SCDMA在国家的大力支持和产业各方的共同努力下,取得了令人瞩目的成就。
智能天线作为TD系统核心的优势技术之一,在TD一期试验网中起到了什么样的作用,是否达到了既定的指标要求,在实际产业化过程中遇到了怎样的难题,未来的演进方向又是什么?
通信世界网特别联合《电信技术》,就上述问题采访了业内专家,以解外界TD智能天线之惑。
摩比天线技术有限公司天线事业部总经理黄建军
《电信技术》:总结一期试验网的经验,中国移动对智能天线提出了“四化”的要求,即双极化、宽带化、小型化和电调化,您如何看待这四个要求?
黄建军:我们非常赞同中移动提出的“四化”要求,很大程度上化解了一期试验网建设中的一些难题;尤其是双极化天线的诞生算是TD智能天线的一个重要的里程碑,在密集城区环境下其性能和原来的8单元单极化天线基本相当,但是迎风面积只有8单元单极化天线的一半,应该说双极化天线很好的解决了TD天线小型化的问题;在考虑到兼容TD-LTE的需求,必然要求天线具有宽带特性,目前分配给TD系统的有A、B、C三个频段,我认为真正的宽带天线应该覆盖三个频段,目前成熟的只有支持AB或BC频段的产品,目前各厂家正在积极开发能支持ABC三个频段的产品;从长远看电调化肯定也是一个重要的趋势,但目前电调天线、支持电调天线的RRU都不成熟,需要系统厂家和天线厂家紧密合作,联合试验,相信在明年的网络建设中能够应用。
《电信技术》:宽带化将带来哪些难题?黄建军:宽带化的好处是可以支持LTE,但是对天线设计带来了很大的挑战,目前尚不清楚TD-LTE的频段,天线最好能兼顾ABC三个频段,因此要求天线具有24%的相对带宽,在如此宽的频带内要保证阵列天线中各项指标都达标将会是非常困难的。
因为智能天线指标比普通天线指标要多很多,而且目前所要求的宽带天线体积比以前的所谓窄带(AB频段)天线体积还要小,所以从辐射单元到馈电网络方案设计都是极大的挑战。
辐射单元影响的指标较多,如驻波比,隔离度,波束宽度,增益等,这些指标相互之间有影响。如果说窄带可以勉强折中的话,宽带要同时满足这些要求其难度要上升一个数量级。
其次,因为体积小,要在有限的体积内安排宽带馈电网络,且要有一个好的装配方式来保证其一致性,还要兼顾低成本,其难度也是很大的。
《电信技术》:电调化面临远端控制标准化、多阵列联动的精度问题以及新增联动装置的安全性和可靠性等问题,这些方面解决情况如何?
黄建军:远端控制标准化的问题倒不是太大的问题,遵照AISG就可以了。唯一的差别可能就是智能电调天线需要更大的驱动力矩,AISG所制定的电流标准是否够用。个人认为可以通过适当降低调整速度来提高驱动力矩的方式解决,没有必要脱离AISG标准另起草一个标准。 至于联动精度和联动装置安全可靠性问题,肯定会有一定程度的降低。但关键的问题不在这里,关键的问题是如何在有限的空间内布置下移相网络,以及大规模生产如何保证一致性。个人认为以现有的技术解决这些问题有些勉强,必须有突破性的新技术来解决这些问题。
《电信技术》:适应这些要求是否会对系统容量、抗干扰能力产生很大影响?是否会引起天线成本的大幅度上升?您认为是否有必要?
黄建军:目前双极化、宽带化已经在外场测试中得到验证,对网络性能的影响在可以接受范围之内,双极化不会带来天线成本的上升,基本和常规8单元天线相当;电调天线会带来成本的上升,如果成本太高,将会对电调天线的大规模商用有所影响。将来估计电调双极化和非电调双极化会并存,根据使用场合选择。
《电信技术》:目前的天线产品是否满足“四化”的要求?哪方面比较好,哪方面有欠缺?
黄建军:目前行业内实现了双极化和“窄”宽带化(2010~2400MHZ),也就实现了小型化。这些可以批量应用。也有个别厂商有电调天线,但大部分主力厂商没有实现电调化。因此电调化离实用还有一段距离。个人认为,电调化离实用至少还需要一年时间。《电信技术》:从目前的技术水平来看,您认为要实现智能天线的“四化”还有哪些问题,天线厂商需要做哪些工作?
黄建军:一个是实现”宽”宽带化(1880~2400MHz),一个是电调化。“宽”宽带化要解决辐射单元的问题。电调化必须要开发新的移相网络技术来满足可靠性和一致性的要求。
《电信技术》:目前你们提供的样品以及参与测试的情况?在“四化”方面所作的工作如何?
黄建军:在中国移动研究院组织的历次测试中,摩比都提供了天线样品,测试结果较好。并且也研发了带LNA的和带RRU的双极化天线样品。此外也参与了中国移动研究院双极化智能天线标准的制定。积极参与中国移动和TD联盟组织的各种技术研讨会。在实现TD智能天线“四化”方面一直走在前列。电调化也在积极研发。
《电信技术》:TD-SCDMA将向TD-LTE演进,TD-LTE需要什么样的天线?指标要求有什么不同?
黄建军: TD-LTE采用多天线技术,但是要弱化天线之间的相关性,在目前中移动出台的《TD-SCDMA宽频双极化智能天线设备规范》中已经说明了TD-LTE天线的几种实现方式,里面也有相应的指标。
《电信技术》:智能天线的理论和思路在LTE阶段是否还有价值?B3G与4G阶段的核心多天线技术与智能天线技术的关系是什么?
黄建军:B3G与4G阶段的多天线技术要求天线具有较弱的相关性,充分利用其分集特性,这和智能天线的理论是一定的差别,目前有很多论文都在探讨如何MIMO中使用智能天线技术,目前的双极化智能天线为此提供了一种很好的实现方式,所以目前的智能天线技术尤其是双极化智能天线技术对后续的LTE天线很有价值。
《电信技术》:有观点认为,宽带+双极化天线很难能满足TD-LTE的要求,您如何认为?
黄建军:宽带+双极化天线就是为了兼顾TD-LTE而开发的,宽带就是保证天线工作在TD-LTE所在频带内。双极化其实质就是等效有两组天线,每组阵元可看作MIMO系统的一幅天线;由于在基站端采用了正交极化天线,在MS端,为了保证接收的可靠性,同样需要采用正交极化的两根天线,从而形成广义的2*2MIMO系统。个人认为这是一种很好的实现方式。